Трехкоординатный линейный интерполятор

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах числового программного управления станками и графических устройствах ввода-вывода вычислительных машин . Целью изобретения является реализация интерполяции в трехмерном пространстве, т.е. возможность производить интерполяцию заданного отрезка не только на двухмерной дискретной плоскости, но и в трехмерном дискретном пространстве. Трехкоординатный линейный интерполятор содержит четыре сдвиговых регистра координатных приращений 1,2,3,4, четыре блока сравнения 5,6,7,8, два накапливающих сумматора 9,10, два блока анализа знака оценочной функции 11,12, два коммутатора 13,14, два блока анализа знака разности координатных приращений 15, 16, два регистра разности координатных приращений 17,18, блок управления коммутаторами 19 и логический коммутатор 20. Трехкоординятный линейный интерполятор обладает достаточно высоким быстродействием благодаря одновременности интерполяций по трем координатам, высокой точностью интерполяции (менее 0,5 дискретности) и широкими функциональными возможностями , что позволит его использовать в составе УЧПУ второго класса по ГОСТу 21021-85 (типа NC) для токарных и фрезерных станков основных классов. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. (Л 4 OJ vi 00 СО 1 4х 9Mtf

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5114 С 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO.ÄÅËÀÌ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4212340/24-24 (22) 19 ° 03. 87 (46) 15.11.88. Бюл, Р 42 (72) Н.И. Панич, В. И. Сачанюк и Н.A.Áèëè÷åíêî (53) 621-503.55(088.8) (56) Патент Великобритании

У 1453943, кл. G 05 В 19/18, опублик. 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 271903, кл. G 06 Г 7/30, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Р 1037214, кл. 6 05 В 19/18, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 920636, кл. G 05 В 19/18, 1982. (54) ТРЕХКООРДИНАТНЫЙ ЛИНЕЙНЫИ ИНТЕРПОЛЯТО? (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах числового программного управления станками и графических устройствах ввода-вывода вычислительных машин. Целью изобретения является реализация интерполяции в трехмерном пространстве, т.е. возможность произ„„ао„„из78З4 И водить интерполяцию заданного отрезка не только на двухмерной дискретной плоскости, но и в трехмерном дискретном пространстве. Трехкоординатный линейный интерполятор содержит четыре сдвиговых регистра координатных приращений 1,2,3,4, четыре блока сравнения 5,6,7,8, два накапливающих сумматора 9, 10, два блока анализа знака оценочной функции 11, i2, два коммутатора 13,14, два блока анализа знака разности координатных приращений 15, 16 два регистра разности координатных приращений 17,18, блок управления коммутаторами 19 и логический коммутатор 20. Трехкоординатный линейный интерполятор обладает достаточно «а высоким быстродействием благодаря одновременности интерполяций по трем координатам, вмсокои точностью интерполяции (менее 0,5 дискретности) и широкими функциональными воэможностями, что позволит его испольэовать в составе УЧПУ второго класса по ГОСТУ

21021-85 (типа NC) цля токарных и фре эерных станков основных классов.

«;>4

1 э и ° ф лыр 3 ил»

СфР

4ь

1437834

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использонано в устройствах числового программного управле- 5 ния станками и в графических устройствах ввода — вывода вычислительных машин. Цель изобретения — реализация интерполяции в трехмерном пространстве. 10

На фиг. t приведена структурная схема линейного трехкоординатного интерполятора; на фиг. 2 — структурная схема логического коммутатора; на фиг. 3 — пример аппроксимируемой 15 прямой в трехмерном дискретном пространстве.

Линейный трехкоординатный интерполятор состоит из четырех сдвиговых регистров 1 — 4 координатных прира- 20 щений, четырех блоков 5 — 8 сравне" ния, двух накапливающих сумматоров 9, 10, двух блоков 11, 12, анализа знака оценочной функции, двух коммутаторов

13, 14, двух блоков 15, 16 анализа знака разности координатных приращений, двух регистров 17, 18 разности координатных приращений, триггера 19 управления и логического коммутатора 20. 30

Логический коммутатор 20 (фиг.2) содержит дешифратор 21, шесть элементов И 22 — 27 и три элемента ИЛИ ,28 — 30 причем первый и второй входы дешиАратора 21 являются третьим и четвертым входом логического коммутатора блока 20, первый, второй, пятый и шестой входы логического коммутатора являются соответственно вторыми входами элементов И 24 и 26, 22, 40

27, 23 и 25.

Интерполятор работает следующим образом.

От 3ВМ на первый вход сдвигового регистра координатных приращений 1 45 поступает модуль проекции интерполируемого отрезка на ось абсцисс -1В X I, на первые входЫ сдвиговых регистров

2,3 координатных приращений -модуль проекции .интерполируемого отрезка на ось ординат ldY f, на первый вход сдвигового регистра 4 координатных приращений — модуль проекции интерполируемого отрезка на ось аппликат — (Л Е 1.

Для определения наибольшеи из трех проекций в накапливающем сумматоре 9 вычисляется разность координатных приращений

1ДХ1 tËY!: i=(aXI- l Yl. (1)

В накапливающем сумматоре 1О вы:исляется разность координатных приРащений = Ю!-iaZI. (2)

Модули разности i u j записываются в регистры 17 и 18 разности координатных приращений соответственно. Затем для определения направления первого шага аппроксимации вычисляются начальные значения двух оценочных функций в зависимости от знака разностей координатных приращений i u

В случае, когда i>0, j <О, что.соответствует двум вариантам выбора оценочных функций F(X,Y); F(X,Z) либо

F(X,Z); F(Y,Z), необходимо вычислить разность K=ld ël — 1ЛЕ l. Если К>0, то далее вычисляются оценочные функции F(X,Y) и F(X,Z), если Х<0, то вычисляются Г(Х,Z), F(Y,Z).

Для вычисления значений оценочных функций содержимое регистра самой большей проекции сдвигается на один разряд в сторону младших разрядов (т.е. она уменьшается в два раза) и из полученного значения в сумматорах 9 и 10 соответственно вычисляются два начальных значения оценочных Аункций.

Затем осуществляется перезапись разности координатных приращений из регистров 17 и 18 в те регистры, где хранятся большие проекции. На этом заканчивается подготовительный этап, предшествующий собственно процессу интерполяции. В сдвиговых регистрах

1 — 4 координатных приращений записаны разности координатных приращений и значения меньших проекций, в сумматорах 9 и 10 — начальные значения оценочных функций.

Блоки 11 и 12 анализа знака оценочной функции в процессе интерполяции задают направления генерируемого перемещения и характер следующей за ним арифметической операции по расчету очередного значения оценочной функции. Если оценочная функция боль ше нуля, то по первому выходу блока

11 анализа знака оценочной функции и по второму выходу блока 12 анализа знака оценочной функции посылаются сигналы на логический коммутатор 20, который генерирует элементарное перемещение по направлению оси большей координаты и одновременно с этим вычисляются новые значения оценочных

1437834

25 функций в сумматорах 9 и 10 соответственно. ф»я этого из предыдущего значения оценочной функции вычисляется значение меньшей проекции.

Если значения оценочных функций меньше нуля, то по второму выводу блока 11 анализа знака оценочной функции и по первому выходу блока 12 анализа знака оценочной функции посы- 10 лаются сигналы на логический коммутатор 20, который генерирует комбинированное элементарное перемещение (совместно по осям Х,Y либо Х,Z либо

Y,Z), и в сумматорах 9 и 10 к преды- 15 дущему значению оценочных функций прибавляется модуль разности координатных приращений, На фиг. 3 изображен конкретный при-20 мер последовательного выполнения а»»проксимации при управлении обратной шаговой траектории, определенной исходными данными: I dХ1=6, fД 1 (=5, I aZ1=3.

Формула изобретения

1. Трехкоординатный линейный интерполятор, содержащий первый и второй сдвиговые регистры координатных приращений, выходы которых соединены с входами первого и второго блоков совпадения, выходы которых соединены с входами накапливающего сумматора, выходом подключенного к входу регистра разности координатных приращений, выход которого соединен с блоком анализа знака разности координатных приращений, выходы которых подключены к входам сдвиговых регистров координатных приращений, а выходы блока анализа знака оценочной функции соединены с входами первого и второго блоков совпадения, о т л и ч а ю — 45 шийся тем, что, с целью реализации интерполяции в трехмерном пространстве, дополнительно введены третий и четвертьп» сдвиговые регистры координатных приращений, третий и четвертьп» блоки совпадения, первый и второй коммутаторы, второй накапливающий сумматор, второй регистр разности координатных приращений, второй блок анализа знака разности координат-< ных приращений, второй блок анализа знака оценочной функции, триггер управления и логический коммутатор, выходы которого являются выходами интерполятора, а первый и второй входы соединены с выходами триггера управления, первый вход которого соединен с выходом первого накапливающего сумматора, а второй вход — с выходом второго накапливающего сумматора, первый вход которого соединен с выходом третьего блока совпадения, первый вход которого подключен к первому выходу второго. блока анализа оценочной функции и к пятому входу блока выходной логики, третий вход которого соединен с первым выходом первого блока анализа знака оценочной функции, второй выход которого подключен к четВертому входу логического коммутатора, шестой вход которого соединен с вторым выходом второгб блока анализа знака оценочной функции и с первым входом четвертого блока совпадения, выход которого подключен к второму входу второго накапливающего сумматора, а второй вход соединен с выходом четвертого сдвигового регистра координатных приращений и с вторым входом первого коммутатора, выход которого подключен к втсрому входу второго блока совпадения, первый вход которого соединен с выходом второго сдвиговогО регистра координатных приращений, а третий вход соединен с первым выходом триггера управления, второй выход которого подключен к третьему входу второго коммутатора, выход которого является вторым входом третьего блока совпадения, второй вход соединен с выходом первого сдвигового регистра координатных приращений, а первый вход подключен к выходу третьего сдвигового регистра координатных приращений, первый вход которого соединен с первым входом второго сдвигового регистра координатных приращений и является вторым входом интерполятора, а второй вход подключен к второму выходу второго блока анализа знака разности координатных приращений, вход которого соединен с выходом второго регистра разности координатных приращений, вход которого соединен с выходом второго накапливающего сумматора, а первый выход второго блока анализа знака разности координатных приращений подключен к второму входу

-teTBeproro сдвигового регистра коор.»инатных приращений, первый вход которого является третьим входом интерполятора.

1437834

Р и/п

Возможные ва- Разности коОценочные функции ординатных приращений рианты

F(Х,Y); F(Х,Z)

F(X,Y); F(X,Z)

F(X,Y); F(Y,Z)

F(X,Y) F(Y,Z)

F(X,Z); F(Y,Z)

F(X,Z); F(Y,Z) i)0; j 0

1)01 j<0

i<0; 3)0

i<0; j 0

i<0; 3 0 з)0; j<0

1 Ll X)dY 7Л7.

2 ВХОДЕ)ЛУ

3 AY>dX)dZ

4 dY 7hZ >dX

5 8 Z >8Y>AX

6 Л Z IdX)QY

2. Интерполятор по и. 1, о т л v.— ч а ю шийся тем, что логический коммутатор содержит шесть элементов

И, три элемента ИЛИ и дешифратор, первый и второй входы которого являются третьим и четвертым входами логического коммутатора, первый выход которого является выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к первому выходу дешифратора, первому входу третьего элемента И и первому входу пятого элемента И, второй вход которого является шестым входом логического коммутатора и соединен с вторым входом шестого элемента И, первый вход которого подключен к второму выходу дешифратора, к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу первого элемента И и является первым входом логического коммутатора, второй выход которого является выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу третьего элемента И, второй вход которого является

10 вторым входом логического коммутатора, третий выход которого является выходом третьего элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом пятого элемента И, второй вход — с

1 выходом шестого элемента И, а первый вход подключен к третьему выходу дешифратора, к первому входу второго элемента И и к первому входу четвертого элемента И, выход которого сое20 динен с третьим входом второго элемента ИЛИ, а второй вход является пятым входом логического коммутатора.

1437834

0(e,0pJ

Составитель Е.Титов

Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцова

Редактор О.Спесивых

Заказ 5891/47

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4